Hochwasserarten Quantifizierung von

DISASTER MITIGATION – Hochwasser
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Hochwasserarten
•
Sturmfluten
•
Sturzfluten
•
Flussüberschwemmungen aufgrund
o der Schneeschmelze
o lang andauernder Niederschläge
o reduzierter Versickerungsrate
Quantifizierung von Hochwassergefahren
•
Wassermengenbestimmung mittels
o Abflussstatistiken
o Niederschlags-Abflussmodellen
•
Wasserspiegellagenbestimmung
o Wasserspiegellagenberechnung
o Hydraulische Modellversuche
•
Bestimmung der Hochwasserschadenspotentiale abhängig von
o Hochwassergefahr
o Gefährdeten materiellen und immateriellen Gütern
Hochwasserschutz
•
Bauvorsorge – Baulicher Hochwasserschutz
•
Organisations- und Verhaltensvorsorge
o Gefahrenzonenpläne
o Hochwasservorhersage
o Hochwasseralarmplan
o Organisation der Einsatzkräfte
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o Betreuung der Betroffenen
o etc.
Baulicher Hochwasserschutz
Allgemeines
Bei der Planung von Hochwasserschutzmaßnahmen sind zu berücksichtigen
• Sicherstellung des Hochwasserschutzes
• Städtebau, Freizeit und Erholung
• Denkmalschutz
• Naturnahe Gestaltung
• etc.
Drei Zonen des Hochwasserschutzes
• dezentral
• lokal
• Gebäudeschutz
Dezentraler Hochwasserschutz
•
Wasserrückhalt
Abhängig von
o Fließquerschnitt
o Gefälle
o Gerinnebeschaffenheit
Verbesserung des Wasserrückhaltes durch
o Versickerung
o Regenwasserspeicherung
o Entsiegelung
o Naturnahe Gestaltung der Fließgewässer
o Bereitstellung entsprechender Überflutungsflächen
o Hochwasserrückhaltebecken
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•
Gerinneentlastungen
o Abflussaufteilung
o Gerinneüberleitungen
•
Verbesserung vorhandener Überschwemmungsgebiete
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Lokaler Hochwasserschutz
Hochwasserschutzlinie
Abbildung 1 – Beispiel des Verlaufes einer Hochwasserschutzlinie [Patt]
o Die Hochwasserschutzlinie trennt ungeschützten bzw. weniger geschützten Bereich von geschütztem Bereich
o Die Schutzmaßnahmen sind bis zum zugehörigen Ausbauwasserstand
wirksam
o Maßgebender Punkt ist der niedrigste der Schutzlinie
o Oft mehrere Schutzlinien mit unterschiedlichen Ausbauwasserständen
hintereinander
Einflussfaktoren für Festlegung
o Jährlichkeit der Abflüsse
o Bereits vorhandene Hochwasserschutzeinrichtungen
o Bebauung und Nutzung der Uferbereiche
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o Vorrangig zu schützende Bereiche (Krankenhaus, Elektrizitätswerk,Tanklager,...)
o Wirksamkeit der Schutzlinie gegen unterirdisches Wasser
o Kosten der Schutzmassnahmen im Vergleich zur Reduktion der Hochwasserschäden
o Lage der Schutzlinie hat Auswirkung auf Wasserrückhalt, Abflussleistung
und Wasserspiegel
Bauten der Hochwasserschutzlinie
Hochwasserschutzdämme
Dammlinie wird festgelegt mit Rücksicht auf
o Städtebau
o Naturschutz
o Landwirtschaft
o Freizeit und Erholung
Ein Hochwasserschutzdamm muss die Einwirkung aus dem Einstau in den
Untergrund abtragen und dabei hinreichend dicht sein.
Die Dammhöhe richtet sich unter Beachtung von Setzung und Freibord
nach dem Schutzziel.
Abbildung 2 – Freibord [Patt]
Der Dammquerschnitt wird durch Kronenbreite, Böschungsneigung (>1:3)
und Bermenanordnung bestimmt.
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Abbildung 3 - Beispiel eines Dammes mit Oberflächendichtung
Abbildung 4 - Beispiel eines Dammes mit Kerndichtung
Hochwasserschutzwände
Werden errichtet wenn es an Platz für Dämme fehlt.
Als Bauformen werden verwendet
o Spundwände, eventuell am Kopf durch Betongurt gefasst
o Massive Betonmauern mit Dichtschirm bis zum dichten Untergrund
o Kombinationen aus Damm und Wand
Bewegliche und mobile Hochwasserschutzkonstruktionen
Werden erst bei Hochwasserereignissen aufgebaut.
Gründe zur Errichtung
o Stadtbild soll erhalten bleiben
o Sicht auf Gewässer soll nicht versperrt werden
o Ortsfeste HW-Schutzwand würde Funktionsabläufe der Stadt behindern
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Bewegliche Hochwasserschutzwände – ständig vor Ort in Nischen oder
Aussparrungen untergebracht
Abbildung 5 – Bewegliche HW-Schutzkonstruktion - Herausklappbare Wand
Abbildung 6 – Bewegliche HW-Schutzkonstruktion - Versenkbare Wand
[Patt]
Mobile Hochwasserschutzwände – Bei Alarmierung von Lager zum Einsatzort gebracht
Bestehen meistens aus senkrechten Stützen, Haltekonstruktionen für diese Stützen und dazwischen befindliche Wandelemente mit Gummidichtungen. Material bevorzugt Aluminium (leicht, rostfrei) oder Holztafeln.
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Abbildung 7 – Mobile Hochwasserschutzkonstruktion aus Dammtafeln [Patt]
Dammbalkensysteme – Häufig bei Durchfahrten durch Dämme
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Abbildung 8 – Verschluss einer Dammöffnung mit Dammbalkenelementen
[Patt]
Sandsackdämme – klassische mobile Hochwasserschutzkonstruktion. Überlappend verlegt, etwa 20kg je Sack, eventuell mit Dichtfolie.
Abbildung 9 – Mobile Dammkonstruktion aus Sandsäcken [Patt]
Schutz gegen Grundwasser
Steigendes Grundwasser neben Hochwasser führenden Flüssen kann zu
Grundwasseraustritten hinter der Hochwasserschutzlinie führen.
Schutz vor Drainwässern
o Vertikale Abdichtung (zB. Dichtwände)
o Brunnenreihe (Pumpen)
o Deichgräben
o Etc.
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Abbildung 10 – Schutz gegen Drainwässer durch vertikale Untergrundabdichtung
Abbildung 11 – Schutz gegen Drainwässer durch Brunnen oder Deichgräben
Massnahmen im Kanalnetz
•
Leistungsvermögen des Kanalnetzes durch Starkregen überschritten
Schutzmaßnahmen
o Dimensionierung des Kanalnetzes auf Starkregenereignisse
o Regenüberläufe
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o Regenrückhaltebecken
•
Hochwasser in Vorfluter drückt Abwasser rückwärts über Kanal in Gebäude
Schutzmaßnahmen
o Dammbalken
o Schieber
o Rückstauklappen
Abbildung 12 – Beispiel einer ausgeführten Rückstauklappe [Patt]
Hochwasserschutz von Gebäuden
Belastung der Gebäude durch
• Grundwasser
• Oberflächenwasser
Schutzmaßnahmen
• Hochwassersichere Kellerbereiche
• Maßnahmen gegen eindringendes Wasser
• Vorsorgemaßnahmen im Gebäudeinneren
Hochwassersichere Kellerbereiche
Anforderungen an die Kellerkonstruktion
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o Abtragen der Last in den Untergrund
Dimensionierung nach statischen Erfordernissen
o Auftriebsicherheit
Erhöhung des Eigengewichtes
Ableitung der Kräfte in tragfähigen Untergrund
o Wasserundurchlässigkeit
Wasserundurchlässige Kellerkonstruktion
Wasserundurchlässige Betonkonstruktion (weiße Wanne) – Besondere Anforderungen an Konstruktion (Lage und Ausführung der Bauwerksfugen,
Mindestwandstärke,etc.) und an Beton selbst (Betongüte, Zementgehalt, w/z Faktor, etc.)
Wasserundurchlässige Konstruktion durch außenliegende Abdichtung
(schwarze Wanne) –Dichtsysteme aus Bitumen- oder Kunststoffdichtungsbahnen. Je nach zu erwartender Belastung unterschiedliche Mindestanzahl an Lagen.
Abbildung 13 – Prinzip der a) „Weissen Wanne“ und b) „Schwarzen Wanne“ [Patt]
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Abbildung 14 – Detail der Foliendichtung bei a) Streifenfundament und b)
Fundamentplatte [Patt]
Maßnahmen gegen eindringendes Wasser
In Gebäude eindringendes Wasser führt zu Feuchteschäden und Verschmutzung.
Schwellen
Erhöhung der Einlaufkante in Gebäuden gegenüber Außenniveau durch
o höher gelegte Brüstung der Kellerfenster
o Höhere Türschwellen der Außentüren
o Etc.
Verschliessen von Tür- und Fensteröffnungen
In der Regel durch Wandelemente oder Dammbalken entweder in UProfilen versetzt oder gegen Dichtungsfugen verschraubt.
Verschliessen von Durchlässen und Bodenausläufen
Alle Durchlässe durch dichte Außenwand wie Rohrleitungen, Elektroanschlüsse, etc. müssen dicht ausgeführt werden. Bodenausläufe durch
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Rückstauklappen oder vor Hochwasser durch Dichtfolie mit Gegengewicht
(Sandsack) abdichten.
Abbildung 15 – Beispiel einer Türabdichtung [Patt]
Abbildung 16 – Beispiel einer Fensterabdichtung [Patt]
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Abbildung 17 – Beispiel einer dichten Rohrdurchführung [Patt]
Vorsorgemaßnahmen im Gebäudeinneren
Vorkehrungen gegen Hochwasser in Gebäuden
Infrastruktur des Gebäudes (Strom, Wasser, Abwasser, Gas, Telefon, etc.) so
planen, dass trotz Hochwasser Betrieb möglich und davon auch keine Gefahren ausgehen.
o Hausanschluss und Verteilerkästen über Hochwasserspiegel
o Stromkreise in hochwassergefährdeten Bereichen getrennt abgesichert
o Spezielle Steckdosen, Schalter, etc.
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Abbildung 18 – Hochwassersichere Stromversorgung eines Gebäudes
Gebäude und Grundstücksentwässerung
Eventuell eintretendes Wasser muss wieder entfernt werden können
o Kanalisation wenn Gefälle vorhanden
o Pumpen
Gefahren beim Pumpen
o Aufschwimmen des Gebäudes bei Leerpumpen des Kellers
o Aufbrechen der Bodenplatte aufgrund zu großer Auftriebskraft
o Hydraulischer Grundbruch bei wasserdurchlässigem Kellerboden
Hydraulische Grundlagen
Hydrostatik
Hydrostatischer Druck
Druck auf senkrechte Fläche
WSP
2
h
F= .g.h/2
h/3
F
p= .g.h
Druck auf horizontale Fläche
h
WSP
F
P= .g.h
Auftrieb
Norbert KROUZECKY
F= .g.h.A
A
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Die Auftriebskraft FA, die auf einen vollständig oder teilweise eingetauchten Körper wirkt, ist gleich dem Gewicht der verdrängten Flüssigkeit
(Archimedes).
WSP
h
WSP
t
VV
Literatur
FA= .g.VV
PATT, H.: Hochwasserhandbuch, Springerverlag, Berlin, 2001
TÖNSMANN, F.: Hochwasserschutz, Mitteilungen Wasserbau Kassel, Kassel, 1995
RENNER,H.: Leben mit dem Hochwasser, Institut für Siedlungswasserwirtschaft und
Landschaftswasserbau, TU Graz, 1995
Norbert KROUZECKY
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